高中化学化学电源新型电池填空题

(9分) 观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是

（1）在①图中，发生反应的化学方程式为：                                。
（2）在②图中，待镀铁制品应与电源    极相连，电极反应式为：                  。
（3）在③图中,外电路电子由    极流向    极，若电解液为KOH溶液，则b极的反应式为       。

（1）甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量，则甲烷燃烧的热化学方程式为               。
（2）科研人员新近开发出一种由甲醇（CH₃OH）和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，可供手机连续使用一个月才充一次电，据此请回答以下问题：
A、甲醇在    （正或负）极上发生反应，电极反应式为               。
B、电池反应的离子方程式：               。

固定和利用CO₂，能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。
（1）工业上正在研究利用CO₂来生产甲醇燃料的方法。
已知：H₂(g)＋1/2O₂(g)===H₂O(g)ΔH₁＝－242 kJ/mol
CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)===CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₂＝－676 kJ/mol
①写出CO₂和H₂反应生成气态甲醇等产物的热化学方程式：___________________。
②下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图，其中正确的是________(填字母序号)。

（2）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：

①该电池外电路电子的流动方向为________(填写“从A到B”或“从B到A”)。
②工作结束后，B电极室溶液的酸性与工作前相比将________(填写“增大”、“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计)。
③A电极附近甲醇发生的电极反应式为________。

过氧化氢是用途很广的绿色氧化剂，它的水溶液俗称双氧水，常用于消毒、杀菌、漂白等。试回答下列问题：
（1）写出在酸性条件下H₂O₂氧化氯化亚铁的离子反应方程式：____________。
（2）Na₂O₂,K₂O₂以及BaO₂都可与酸作用生成过氧化氢，目前实验室制取过氧化氢可通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤即可制得。则上述最适合的过氧化物是________。
（3）甲酸钙[Ca(HCOO)₂]广泛用于食品工业生产上，实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛溶液依次加入到质量分数为30%-70%的过氧化氢溶液中，则该反应的化学方程式为________，过氧化氢比理论用量稍多，其目的是________。反应温度最好控制在30 -70℃，温度不易过高，其主要原因是________。
（4）下图是硼氢化钠一过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近溶液的pH________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（5）Na₂CO₃·xH₂O₂可消毒、漂白。现称取100 g的Na₂CO₃·xH₂O₂晶体加热，实验结果如图所示，则该晶体的组成为________。

根据题意完成下列方程式
（1）写出实验室制备氨气的化学方程式                              ；
（2）写出实验室制备Cl₂的离子方程式                      ；
（3）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为                    ；K₂FeO₄-Zn可组成碱电池，电池总反应式为：2Fe O₄^2-+8H₂O+3Zn=2Fe（OH）₃+3Zn（OH）₂+4OH^-。写出该电池的正极反应式                     ；

近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：
（1）Pt（a）电极对应发生的电极反应为                。Pt（b）电极反生             反应（填“氧化”或“还原”），电极反应为             。
（2）电池的总反应方程式为                        。
（3）如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH₃OH有           mol。

（1）可以将氧化还原反应2H₂＋O₂＝2H₂O设计成原电池，若KOH溶液作电解质溶液，则正极反应式为              。若把H₂改为甲烷，KOH溶液作电解质溶液，则负极反应式为             。
（2）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH。该电池的正极反应式为              ，负极反应式为                    ，电池反应的离子方程式为：                 。

（共16分）
Ⅰ．(10分)已知2A(g)+B(g)   2C(g)；△H=－a kJ／mol(a>0)，在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2molA和1molB，在500℃时充分反应达平衡后C的浓度为w mol／L,放出热量b kJ。
（1）比较a         b( 填 > 、 = 、 < )
（2）若在原来的容器中，只加入2mol C，500℃时充分反应达平衡后，吸收热量ckJ，C物质的浓度    (填>、=、<)w mol/L，a、b、c之间满足的关系式为                      (用含a、b、c的代数式表示)。
（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是               。
a、V(C)=2V(B)；        b、容器内压强保持不变 
c、V逆(A)=2V正(B)     d、容器内的密度保持不变
（4）若将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同)，起始时加入2molA和lmolB，500℃时充分反应达平衡后，放出热量d kJ，则d     b ( 填 > 、 = 、 < )，
Ⅱ.用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH表示），
NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：
NiO(OH)＋MHNi(OH)₂＋M
（1）电池放电时，负极的电极反应式为_______                                    
（2）充电完成时，Ni（OH）₂全部转化为NiO（OH）。若继续充电将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为________。

(10分)图示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除A、B外，其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池，其工作原理为：Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄2PbSO₄＋2H₂O，其两个电极的电极材料分别是PbO₂和Pb。

闭合S，发现G电极附近的溶液变红，20 min后，将S断开，此时C、D两极上产生的气体体积相同；据此回答：
（1）A电极的电极材料是______________(填“PbO₂”或“Pb”)。
（2）电解后，要使丙中溶液恢复到原来的浓度，需加入的物质是________(填化学式)。
（3）到20 min时，电路中通过电子的物质的量为________。
（4）0～20 min，H电极上发生反应的电极反应式为______________

PM2.5（可入肺颗粒物）污染跟冬季燃煤密切相关，燃煤还同时排放大量的CO₂、SO₂和NO_x最近有科学家提出构想：把空气吹入饱和碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇。
①已知在常温常压下：
2CH₃OH(l)+3O₂(g) = 2CO₂(g)+4H₂O(g) ∆H = －1275.6 kJ/mol
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ∆H = －566.0 kJ/mol    
H₂O(g)=H₂O（1） ∆H = －44.0 kJ/mol
则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________________。
②以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图所示，该电池工作过程中O₂应从______（填“c”或“b”）口通入，电池正极反应式为__________________。

（1）水下发射导弹时常采用一种火箭燃料肼（N₂H₄）。已知在101kPa时，32.0g液态的N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25℃时），N₂H₄完全燃烧的热化学方程式为_______________________。
（2）我国科学家在1973年就已经将上述反应设计成燃料电池，该燃料电池的电解质溶液是20％～30％的KOH溶液。则该燃料电池放电时：
①正极的电极反应式为_______________________。
②负极的电极反应式为_______________________。
（3）用N₂H₄做火箭燃料常采用N₂O₄做氧化剂，反应得到的产物对环境无害，则反应的化学方程式为：______________________。

如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视，所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
（1）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中。
进行反应得到如下两组数据：

①实验1从开始到达到化学平衡时，以v（CO₂）表示的反应速率为        。（精确到0.01，下同）
②该反应为    （填“吸”或“放”）热反应，实验2条件下平衡常数K=       。
（2）以二甲醚（CH₃OCH₃）、空气、氢氧化钾为原料，铂为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式：         。
（3）已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热分别为- 285.8 kJ·mol^-1、- 283.0 kJ·mol ^-1和- 726.5 kJ·mol^-1。请写出甲醇（CH₃OH）不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                                                   。

二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。
1.在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO₂和3mol H₂，发生的反应为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，△H＝－akJ·mol^－1（a＞0）， 测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是________。
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O
D．反应中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1:1，且保持不变
②下列措施中能使增大的是________（选填编号）。
A．升高温度         
B．恒温恒容下充入He(g)
C．将H₂O(g)从体系中分离   
D．恒温恒容再充入2 mol CO₂和3 mol H₂
③计算该温度下此反应的平衡常数K＝_________。若改变条件        （填选项），可使K＝1。
A．增大压强   B．增大反应物浓度   C．降低温度   D．升高温度   E．加入催化剂
（2）某甲醇燃料电池原理如图1所示。

①M区发生反应的电极反应式为______________________                _________。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解反应的总反应的离子方程式为：                                           。假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为______________（忽略溶液体积变化）。
（3）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：
已知：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)   △H＝－a kJ·mol^－1；
CH₃OH(g)＝CH₃OH(l)          △H＝－b kJ·mol^－1；
2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(g)        △H＝－c kJ·mol^－1；
H₂O(g)＝H₂O(l)                △H＝－d kJ·mol^－1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：________________________    _________。

甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH₄(g) + H₂O (g) ＝CO(g) + 3H₂(g)    △H ＝+206.0 kJ/mol
II：CO (g) + 2H₂ (g) ＝ CH₃OH (g)  △H ＝—129.0 kJ/mol
（1）CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为_______________。
（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH₄的转化率与温度的关系如图

假设100 ℃时达到平衡所需的时间为15min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为_______________。
（3）写出甲醇—空气—KOH溶液的燃料电池负极的电极反应式：______________。
（4）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：

① 写出阳极电极反应式_______________。
② 写出除去甲醇的离子方程式_________________。

（1）在常温下，0.5mol甲醇在氧气中完全燃烧生成CO₂和液态水，放出热量363.3kJ.写出该反应的热化学方程式： _________________________
（2）请设计一个燃料电池：电解质为强碱溶液，Pt作电极，在电极上分别通入甲醇和氧气。通入甲醇的电极应为                 极（填“正”或“负”），该电极上发生的电极反应式为            。
（3）用Pt电极电解盛有1L pH=6的硝酸银溶液，如图甲所示，则右边电极上发生的电极反应式为                                       .
   
（4）某化学学习兴趣小组为了研究金属的腐蚀现象，将一枚铁钉放在“84”消毒液（NaClO）中，某同学设计了如图乙所示实验装置，写出石墨极上发生的电极反应式：